DE102011001231A1

DE102011001231A1 - Injektorhülsenform mit Kühlung

Info

Publication number: DE102011001231A1
Application number: DE201110001231
Authority: DE
Inventors: Michael Neitz; Christoph Holbach
Original assignee: FEV GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-13
Also published as: CN102966475A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hülse, die zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in eine Aufnahme eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei die Hülse zur Bildung eines Kühlkanals zwischen der Hülse und dem Zylinderkopf zwischen einem ersten und einem zweiten Anschlag einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlags aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer derartigen Hülse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hülse, die zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in eine Aufnahme eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei der Kraftstoff-Injektor einen Düsenkörper und einen Düsenschaft aufweist, wobei der Düsenschaft einen geringeren Außendurchmesser als der Düsenkörper aufweist, wobei die Hülse den Düsenkörper und den Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors jeweils formschlüssig umgibt, wobei die Hülse im Bereich des Überganges des Düsenkörpers zu dem Düsenschaft an ihrer Innenseite einen ersten Anschlag zur Anlage einer Düsenspannmutter aufweist und im Bereich des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors an ihrer Außenseite einen zweiten Anschlag zur Anlage der Hülse an ein Flammdeck des Zylinderkopfes aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse, wobei der Zylinderkopf eine Aufnahme für die Hülse und ein Flammdeck zur Anlage an einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aufweist und wobei die Hülse zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in die Aufnahme des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ausgebildet ist.
Zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors wird beispielsweise bei direkt einspritzenden Dieselmotoren eine in Richtung der Zylinderachse stehende Bohrung benötigt. Diese Aufnahme kann entweder im Guss des Zylinderkopfes integriert sein, man spricht dann von einem gegossenen Injektordom, oder mit einer separaten, eingesetzten Hülse dargestellt werden. Der gegossene Injektordom ist die üblicherweise gewählte Lösung bei Kraftfahrzeugen mit Zylinderköpfen aus Aluminium. Bei Zylinderköpfen größerer Brennkraftmaschinen, beispielsweise für Nutzfahrzeuge oder Industrieanwendungen, die üblicherweise aus Grauguss hergestellt sind, hat sich neben dem gegossenen Injektordom die eingesetzte Hülse als Lösung etabliert.
Der gegossene Injektordom bietet Vorteile hinsichtlich der Struktursteifigkeit des Zylinderkopfes. Die Hülse dagegen übernimmt für die Struktur keine Stützwirkung, vereinfacht aber das Giesen des Zylinderkopfes und die nachfolgende Entfernung des verwendeten Kernsandes.
Kraftstoff-Injektoren weisen üblicherweise einen Düsenkörper und einen Düsenschaft auf, wobei der Düsenschaft einen geringeren Außendurchmesser als der Düsenkörper aufweist. Der Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors ist dabei dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeordnet. In der Mitte eines Zylinderkopfes, wo der Kraftstoff-Injektor nach heutigem Stand der Technik für das Brennverfahren am vorteilhaftesten angeordnet ist, steht zwischen den Ventilen beziehungsweise Gaswechselkanälen stets nur wenig Bauraum zur Verfügung. Es ist ferner bekannt den Kraftstoff-Injektor zu kühlen. Die Kühlung des Kraftstoff-Injektors erfolgt dabei vor allem über die Auflageflächen des Kraftstoff-Injektors und/oder der Hülse um den Kraftstoff-Injektor. Hülsen, die den Kraftstoff-Injektor gegen einen Kühlraum dichten sind üblich, da sie dünnwandiger und damit platzsparender auszuführen sind als gegossene Injektordome.
Ein typisches Beispiel zeigt die EP 1 126 152 B1 . Die Auflageflächen der Hülse am Zylinderkopf und des Kraftstoff-Injektors in der Hülse liegen dicht beieinander. Die Düsenlänge des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors unterhalb der Auflagefläche der Düsenspannmutter entspricht den üblichen Einbaulängen von ca. 20 mm, die sich aus der notwendigen Stärke des Flammdecks des Zylinderkopfes im Bereich des Kraftstoff-Injektors ergibt. Um die Hülse im Bereich des Düsenkörpers des Kraftstoff-Injektors ist ein Kühlmittelkanal vorgesehen, der bis zum Übergangsbereich zwischen dem Düsenkörper und dem Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors reicht. Der Kühlmittelkanal ist durch die spezielle und aufwendige Struktur des Zylinderkopfes gebildet. Nachteilig hierbei sind die aufwendige Fertigung des Zylinderkopfes sowie die begrenzte Kühlung des Kraftstoff-Injektors nur im Bereich des Düsenkörpers des Kraftstoff-Injektors.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die voranstehend genannten Nachteile der Kühlung eines Kraftstoff-Injektors für eine Brennkraftmaschine zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine verbesserte Kühlung des gesamten Kraftstoff-Injektors einer Brennkraftmaschine mittels einer Hülse sicherzustellen.
Die voranstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hülse mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie durch eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 4 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Hülse beschrieben sind, selbstverständlich auch in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse, und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Hülse, die zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in eine Aufnahme eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei der Kraftstoff-Injektor einen Düsenkörper und einen Düsenschaft aufweist, wobei der Düsenschaft einen geringeren Außendurchmesser als der Düsenkörper aufweist, wobei die Hülse den Düsenkörper und den Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors jeweils formschlüssig umschließt, wobei die Hülse im Bereich des Übergangs des Düsenkörpers zu dem Düsenschaft an ihrer Innenseite einen ersten Anschlag zur Anlage einer Düsenspannmutter aufweist und im Bereich des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors an ihrer Außenseite einen zweiten Anschlag zur Anlage der Hülse an ein Flammdeck des Zylinderkopfes aufweist und wobei die Hülse zur Bildung eines Kühlkanals zwischen der Hülse und dem Zylinderkopf zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlags aufweist, gelöst.
Eine derartig ausgebildete Hülse ermöglicht eine verbesserte Kühlung des durch die Hülse umschlossenen Kraftstoff-Injektors. Insbesondere ermöglicht eine derartig ausgebildete Hülse eine Kühlung des Kraftstoff-Injektors im Bereich des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors. Die Länge des Düsenschaftes eines Standard-Kraftstoff-Injektors beträgt üblicherweise ca. 20 mm. Verbesserte Zylinderkopfmaterialien, wie beispielsweise Vermicularguss, ermöglichen auch dünnere Wandstärken des Flammdecks des Zylinderkopfes, insbesondere lokal im Bereich des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors. Durch den Einsatz eines Zylinderkopfes mit einem dünn ausgebildeten Flammdeck kann in Zusammenspiel mit der neuartigen Hülse der obere Bereich des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors gekühlt werden. Das heißt, der Bereich der Hülse zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag der Hülse kann in Verbindung mit einem entsprechend die Hülse umgebenden Zylinderkopf gekühlt werden, wodurch eine verbesserte Kühlung des gesamten Kraftstoff-Injektors erreicht werden kann.
Dadurch, dass die Hülse zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlages aufweist, kann in Zusammenspiel mit der Aufnahme des Zylinderkopfes auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein Kühlkanal zwischen der Hülse und dem Zylinderkopf in diesem Bereich gebildet werden. Die Form des Zylinderkopfes auf der Höhe des Bereiches zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse benötigt keine besondere Formgebung, so dass dieser einfach und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere weist der Zylinderkopf in diesem zuvor genannten Bereich ein zylinderförmiges Hohlprofil auf, welches die Hülse in diesem Bereich umgibt. Durch den geringeren Außendurchmesser der Hülse im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse, das heißt im Bereich zwischen der Anlage für die Düsenspannmutter des Kraftstoff-Injektors und der Anlage an das Flammdeck des Zylinderkopfes, ist der Kühlkanal durch die Formgebung der Hülse in diesem Bereich sehr einfach gebildet. Die Hülse kann in diesem Bereich durch ein durch den Kühlkanal durchfließendes Kühlmittel gekühlt werden, wodurch wiederum der Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors gekühlt werden kann. Aufgrund der intensiveren Kühlung der Hülse unterhalb der Injektorauflage an der ersten Anlage der Hülse, werden die Injektorauflagefläche und der Injektor-Düsenschaft intensiver gekühlt, als beim aufgeführten Stand der Technik. Ferner kann das Flammdeck des Zylinderkopfes durch die Verwendung einer derartigen Hülse, insbesondere aufgrund kürzerer Wärmeleitwege, besser gekühlt werden. Das Flammdeck des Zylinderkopfes kann dabei weniger als 10 mm, vorzugsweise ca. 5 mm, dick sein. Der Vorteil einer derartigen Hülse liegt ferner darin, dass die Düsenlänge des Düsenschaftes unverändert bleiben kann und somit ein Standard-Kraftstoff-Injektor verwendet werden kann.
Der Kühlkanal ist vorzugsweise als ein um die Hülse umlaufender Kühlmantel ausgebildet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Hülse vorgesehen sein, dass die Hülse zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag einen geringeren Außendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser des zweiten Anschlages ist. Hierdurch ist eine Kavität zwischen dem Außendurchmesser im Bereich des ersten Anschlages der Hülse und dem Außendurchmesser des an der Außenseite der Hülse hervorstehenden zweiten Anschlags gegeben. Diese Kavität kann zumindest als Teil des Kühlkanals dienen, wodurch eine verbesserte Kühlung der Hülse in diesem Bereich und damit des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors gewährleistet sind.
Eine Hülse, die wie zuvor beschrieben ausgebildet ist, ermöglicht die Verwendung von Brennkraftmaschinen mit hohen spezifischen Leistungen und großen Zylinderdrücken.
Ferner ist eine Hülse bevorzugt, bei der der zweite Anschlag der Hülse senkrecht zur Längsachse der Hülse verläuft oder konisch zulaufend zum ersten freien Ende der Hülse ausgebildet ist, wobei das erste freie Ende der Hülse zur Aufnahme des Düsenschaftes des Kraftstoff-Injektors ausgebildet ist. Das heißt, der Sitz der Hülse auf dem Flammdeck des Zylinderkopfes kann entweder senkrecht zu der Längsachse der Hülse beziehungsweise des in der Hülse anordenbaren Kraftstoff-Injektors oder konisch in Bezug auf die Längsachse der Hülse ausgebildet sein. Insbesondere eine konisch zulaufende Ausbildung des zweiten Anschlages der Hülse ermöglicht eine optimale Zentrierung der Hülse in der Aufnahme des Zylinderkopfes. Nach Einführung der Hülse in die entsprechende Aufnahme in dem Zylinderkopf und Anlage des zweiten Anschlages in der Hülse an dem Flammdeck des Zylinderkopfes sitzt die Hülse formschlüssig in der Aufnahme des Zylinderkopfes ein. Vorteilhafterweise weist die Hülse im Bereich des zweiten Anschlages die Form eines Kegelstumpfes auf. Der zweite Anschlag ist vorteilhafterweise zum ersten freien Ende der Hülse konisch zulaufend ausgebildet. Das erste freie Ende der Hülse stellt gemäß der Erfindung das Ende der Hülse dar, das einem Brennraum einer Brennkraftmaschine zugeordnet ist.
Ist das Flammdeck des Zylinderkopfes und damit der zweite Anschlag der Hülse senkrecht zur Längsachse der Hülse ausgebildet, weist das Flammdeck Kanten mit einem Winkel von 90 Grad auf. Dies kann zu einer negativen Spannungskonzentration im Bereich des Flammdecks, insbesondere im Bereich zwischen dem Flammdeck und weiteren Kanälen, führen. Zur Reduzierung dieser Spannungskonzentrationen weisen das Flammdeck und der zweite Anschlag der Hülse daher vorteilhaferweise jeweils einen konisch zulaufenden Bereich auf. Das heißt, zur Reduzierung der Spannungskonzentrationen verlaufen der Teil des Flammdecks, der als Auflage für den zweiten Anschlag der Hülse dient, und der zweite Anschlag der Hülse vorteilhafterweise geneigt zu der Längsachse der Hülse.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse, wobei der Zylinderkopf eine Aufnahme für die Hülse und ein Flammdeck zur Anlage an einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aufweist und wobei die Hülse zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors für die Brennkraftmaschine und zur Einführung in die Aufnahme des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, gelöst. Erfindungsgemäß ist bei dieser Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse vorgesehen, dass die Hülse gemäß einer Ausführungsform des ersten Aspektes der Erfindung ausgebildet ist, dass zwischen dem Zylinderkopf und dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse ein Kühlkanal zur Kühlung der Hülse gebildet ist und dass der Zylinderkopf zumindest im Bereich des Flammdecks aus einem Eisen-Kohlenstoff-Werkstoff ausgebildet ist.
Eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse, die gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist, ermöglicht eine verbesserte Kühlung des Kraftstoff-Injektors, insbesondere des Düsenschaftes eines Kraftstoff-Injektors. Durch die Verwendung eines Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffes für zumindest das Flammdeck des Zylinderkopfes kann dieses dünner, als bekannte Flammdecks von Zylinderköpfen ausgebildet sein. Zylinderköpfe, die aus Aluminium oder Gusseisen mit Lamellengraphit ausgebildet sind, weisen im Bereich des Injektors ein relativ dickes Flammdeck auf. Dieses ist in der Regel ca. 20 mm dick. Standardisierte Kraftstoff-Injektoren weisen einen Düsenschaft mit ähnlicher Länge auf. Das heißt, die Düsenschäfte standardisierter Kraftstoff-Injektoren entsprechen ungefähr der Länge des Flammdeckes, so dass das Flammdeck bekannter Zylinderköpfe bis zur Auflage des Düsenkörpers des Kraftstoff-Injektors an dem ersten Anschlag der Hülse hochgezogen ist. Durch die Verwendung eines Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffes zumindest im Bereich des Flammdeckes für den Zylinderkopf kann aufgrund der hohen Materialfestigkeit des Flammdecks dieses deutlich dünner ausgeführt werden. Hierdurch kann bei standardisierter Länge des Düsenschaftes eines Kraftstoff-Injektors der Bereich zwischen dem Flammdeck und der Auflage des Injektorkörpers an dem ersten Anschlag der Hülse verjüngt ausgebildet und als Kühlkanal zur Kühlung der Hülse genutzt werden. Das heißt, zwischen dem Zylinderkopf und dem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse ist ein Kühlkanal zur Kühlung der Hülse und damit zur Kühlung des Düsenschaftes eines in die Hülse einsetzbaren Kraftstoff-Injektors ausgebildet. Eine Einheit aus einem Zylinderkopf und einer derartigen Hülse ermöglicht die Verwendung von Brennkraftmaschinen mit hohen Motorleistungen und hohen Zylinderdrücken. Aufgrund der intensiveren Kühlung der Hülse im Bereich des Düsenschaftes eines in die Hülse eingeführten Kraftstoff-Injektors, kann die Injektorauflagefläche im Bereich des Düsenschaftes und damit der Injektor selber intensiver gekühlt werden als bislang bekannt. Ferner kann bei einer derartigen Einheit das Flammdeck des Zylinderkopfes besser gekühlt werden, da dieses aufgrund des verwendeten Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffes dünner ausgebildet werden kann und dadurch kürzere Wärmeleitwege aufweist. Das Flammdeck des Zylinderkopfes kann durch die Verwendung eines Eisen-Kohlenstoff-Werkstoffes weniger als 10 mm, vorzugsweise ca. 5 mm, dick ausgebildet sein. Der Kühlkanal kann vorzugsweise als ein um die Hülse umlaufender Kühlmantel ausgebildet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse vorgesehen sein, dass der Zylinderkopf zumindest im Bereich des Flammdecks aus einem Gusseisen mit Vermiculargraphit ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der gesamte Zylinderkopf aus Gusseisen mit Vermiculargraphit ausgebildet. Gusseisen mit Vermiculargraphit stellt einen hochfesten Werkstoff dar, der im Vergleich zu Aluminium oder Gusseisen mit Lamellengraphit zu einer drastisch reduzierten Flammdeckstärke führt und dadurch Flammdeckstärken von weniger als 10 mm, insbesondere im Bereich von 5 mm, ermöglicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse vorgesehen sein, dass der Zylinderkopf im Bereich des Düsenkörpers und/oder im Bereich des ersten Anschlages der Hülse an der Außenseite der Hülse abdichtend anliegt. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Kühlkanal im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse um diesen herum ausgebildet ist. Der Kühlkanal weist ferner einen Zulauf und einen Ablauf für Kühlmittel auf.
Vorteilhafterweise kann bei der Einheit aus einem Zylinderkopf und einer derartigen Hülse vorgesehen sein, dass der Kühlkanal umlaufend um die Hülse ausgebildet ist. Es ist aber auch denkbar, dass der Kühlkanal lediglich einen großen Teil der Hülse umgibt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse zusätzlich vorgesehen sein, dass das Flammdeck einen konisch zulaufenden Bereich zur Aufnahme einer Hülse mit einem konisch zulaufenden zweiten Anschlag aufweist. Ist das Flammdeck senkrecht zu der Längsachse der Hülse ausgebildet, weist dieses Kanten mit einem Winkel von 90 Grad auf. Dies kann zu einer negativen Spannungskonzentration im Bereich des Flammdecks, insbesondere im Bereich zwischen dem Flammdeck und weiteren Kanälen, führen. Zur Reduzierung dieser Spannungskonzentrationen weist das Flammdeck daher bevorzugt einen konisch zulaufenden Bereich auf. Das heißt, zur Reduzierung der Spannungskonzentrationen verläuft der Teil des Flammdecks, der als Auflage für den zweiten Anschlag der Hülse dient, vorteilhafterweise geneigt zu der Längsachse der Hülse.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei der Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse vorgesehen sein, dass der Kühlkanal bereichsweise durch das Flammdeck des Zylinderkopfes begrenzt ist. Hierdurch ist neben der verbesserten Kühlung der Hülse im Bereich des Düsenschaftes eines in die Hülse eingeführten Kraftstoff-Injektors auch eine deutlich verbesserte Kühlung des Flammdecks des Zylinderkopfes ermöglicht.
Zur Kühlung der Hülse kann Wasser als Kühlmittel zum Durchfluss durch den Kühlkanal eingesetzt werden. Es sind aber auch andere Kühlmittel als Wasser einsetzbar.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
1 einen Längsschnitt durch eine Hülse und einen die Hülse umgebenden Zylinderkopf, wobei die Hülse gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist,
2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse und einen die Hülse umgebenden Zylinderkopf, wobei die Hülse gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch ein Längsschnitt durch eine Hülse 1 und einen die Hülse 1 umgebenden Zylinderkopf 30 gezeigt, wobei die Hülse 1 gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Die Hülse 1 ist zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors 20 für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in eine Aufnahme 31 des Zylinderkopfes 30 der Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Kraftstoff-Injektor 20 weist einen Düsenkörper 21 und einen Düsenschaft 22 auf, wobei der Düsenschaft 22 einen geringeren Außendurchmesser als der Düsenkörper 21 aufweist. Die Hülse 1 ist derart ausgebildet, dass sie den Düsenkörper 21 und den Düsenschaft 22 des Kraftstoff-Injektors 20 formschlüssig umgibt. Im Bereich des Überganges 23 des Düsenkörpers 21 zu dem Düsenschaft 22 des Kraftstoff-Injektors 20 weist die Hülse 1 an ihrer Innenseite 2 einen ersten Anschlag 3 zur Anlage einer Düsenspannmutter 24 des Kraftstoff-Injektors 20 auf. Ferner weist die Hülse 1 im Bereich des Düsenschaftes 22 des Kraftstoff-Injektors 20 an ihrer Außenseite 4 einen zweiten Anschlag 5 zur Anlage der Hülse 1 an ein Flammdeck 32 des Zylinderkopfes 30 auf. Zur Bildung eines Kühlkanals 6 zwischen der Hülse 1 und dem Zylinderkopf 30 weist die Hülse 1 zwischen dem ersten Anschlag 3 und dem zweiten Anschlag 5 einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlages 3 auf. Dadurch, dass die Hülse 1 in dem Bereich zwischen dem ersten Anschlag 3 und dem zweiten Anschlag 5, wobei der Bereich mit Bezugszeichen 9 gekennzeichnet ist, einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlags 3 aufweist, ist auf einfache und kostengünstige Weise ein Kühlkanal 6 zwischen der Hülse 1 und dem Zylinderkopf 30 gebildet. Die Herstellung einer derartigen Hülse 1 ist einfach und kann kostengünstig durchgeführt werden. Eine derart ausgebildete Hülse 1 verbessert die Kühlung der Hülse 1 im Bereich des Düsenschaftes 22 des in der Hülse 1 einliegenden Kraftstoff-Injektors 20. Insbesondere ermöglicht eine derartige Hülse 1 die Verwendung eines standardisierten Kraftstoff-Injektors 20, bei dem die Länge des Düsenschaftes 22 ca. 20 mm beträgt.
Der Zylinderkopf 30 ist zumindest im Bereich des Flammdecks 32 aus einem Eisen-Kohlenstoff-Werkstoff ausgebildet. Vorzugsweise ist der Zylinderkopf zumindest im Bereich des Flammdecks 32 aus Gusseisen mit Vermiculargraphit ausgebildet. Vorteilhafterweise ist der gesamte Zylinderkopf 30 aus Gusseisen mit Vermiculargraphit ausgebildet. Durch die Verwendung eines derartigen hochfesten Werkstoffes für den Zylinderkopf 30, kann das Flammdeck 32 des Zylinderkopfes 30 relativ dünn ausgebildet werden, im Vergleich zu jenen Zylinderköpfen die aus Aluminium oder Gusseisen mit Lamellengraphit ausgebildet sind. Vorteilhafterweise beträgt die Stärke des Flammdecks 32 des Zylinderkopfes 30 10 mm, insbesondere ca. 5 mm. Durch diese geringe Stärke des Flammdecks 32 des Zylinderkopfes 30 kann der Bereich 9 zwischen dem ersten Anschlag 3 und dem zweiten Anschlag 5 der Hülse 1 verjüngt ausgebildet sein und im Zusammenspiel mit der Wandung/Aufnahme 31 des Zylinderkopfes 30 einen Kühlkanal 6 zur Kühlung der Hülse 1 in diesem Bereich 9 bilden. Eine Einheit aus einem derartigen Zylinderkopf 30 und einer derartigen Hülse 1 ermöglicht die Verwendung von Brennkraftmaschinen mit hohen Motorleistungen und hohen Zylinderdrücken, da die Kühlung des Düsenschaftes 22 des in die Hülse 1 eingeführten Kraftstoff-Injektors 20 sowie des Flammdecks 32 des Zylinderkopfes 30 verbessert erfolgen kann.
In diesem Ausführungsbeispiel der Hülse 1 weist die Hülse 1 zwischen dem ersten Anschlag 3 und dem zweiten Anschlag 5 einen geringeren Außendurchmesser auf, als die Außendurchmesser des ersten Anschlags 3 und des zweiten Anschlages 5 sind. Als Kühlmittel, welches durch den Kühlkanal 6 hindurchfließt, kann insbesondere Wasser verwendet werden. Der Kühlkanal 6 weist einen Zugang sowie einen Abfluss für das zirkulierende Kühlmittel auf.
Der zweite Anschlag 5 der Hülse 1 verläuft in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 der Hülse 1 senkrecht zur Längsachse 7 der Hülse 1.
In der 2 ist eine weitere Ausführungsvariante der Hülse 1 gezeigt, die gemäß dem erfinderischen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist. Hierbei unterscheidet sich die Hülse 1 gemäß der Hülse 1 nach 1 darin, dass der zweite Anschlag 5 der Hülse 1 konisch zulaufend zum ersten freien Ende 8 der Hülse 1 ausgebildet ist, wobei das erste freie Ende 8 der Hülse 1 zur Aufnahme des freien Endes 25 des Düsenschaftes 22 des Kraftstoff-Injektors 20 ausgebildet ist. Das heißt, das freie Ende 8 der Hülse 1 ist dem nachgeschalteten Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandt, wobei der Brennraum der Brennkraftmaschine nicht dargestellt ist. Der Bereich 33 zur Auflage der Hülse 1 des Flammdecks 32 des Zylinderkopfes 30 ist entsprechend konisch zulaufen ausgebildet. Das heißt, das Flammdeck 32 des Zylinderkopfes 30 weist einen konisch zulaufenden Bereich 33 zur Aufnahme der Hülse 1, die einen entsprechenden konisch zulaufenden zweiten Anschlag 5 aufweist, auf. Im Vergleich zu einem senkrecht zur Längsachse 7 der Hülse 1 verlaufenden Flammdeck 32, ist bei dem konisch zulaufenden Bereich 33 des Flammdecks 32 zur Auflage der Hülse 1 eine Reduzierung der Spannungskonzentration gegeben. Das heißt, zur Reduzierung von Spannungskonzentrationen verläuft der Bereich 33 des Flammdecks 32, der als Auflage für den zweiten Anschlag 5 der Hülse 1 dient, vorteilhafterweise geneigt zu der Längsachse 7 der Hülse 1.
Der Kühlkanal 6 kann bereichsweise durch das Flammdeck 32 des Zylinderkopfes 30 begrenzt sein, wie insbesondere in 1 dargestellt ist. Hierdurch ist neben der verbesserten Kühlung der Hülse 1 im Bereich des Düsenschaftes 22 des Kraftstoff-Injektors 20 auch eine verbesserte Kühlung des Flammdecks 32 des Zylinderkopfes 30 gegeben.
Bezugszeichenliste

1: Hülse
2: Innenseite der Hülse
3: erster Anschlag der Hülse
4: Außenseite der Hülse
5: zweiter Anschlag der Hülse
6: Kühlkanal/Kühlmantel
7: Längsachse der Hülse
8: erstes freies Ende der Hülse
9: Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlag der Hülse
20: Kraftstoff-Injektor
21: Düsenkörper des Kraftstoff-Injektors
22: Düsenschaft des Kraftstoff-Injektors
23: Bereich des Übergangs des Düsenkörpers zum Düsenschaft
24: Düsenspannmutter
25: freies Endes des Düsenschaftes
26: Dichtung
30: Zylinderkopf
31: Aufnahme für Hülse
32: Flammdeck
33: Bereich zur Auflage der Hülse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1126152 B1 [0005]

Claims

Hülse, die zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors (20) für eine Brennkraftmaschine und zur Einführung in eine Aufnahme (31) eines Zylinderkopfes (30) der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei der Kraftstoff-Injektor (20) einen Düsenkörper (21) und einen Düsenschaft (22) aufweist, wobei der Düsenschaft (22) einen geringeren Außendurchmesser als der Düsenkörper (21) aufweist, wobei die Hülse (1) den Düsenkörper (21) und den Düsenschaft (22) des Kraftstoff-Injektors (20) jeweils formschlüssig umgibt, wobei die Hülse (1) im Bereich des Übergangs (23) des Düsenkörpers (21) zu dem Düsenschaft (22) an ihrer Innenseite (2) einen ersten Anschlag (3) zur Anlage einer Düsenspannmutter (24) aufweist und im Bereich des Düsenschaftes (22) des Kraftstoff-Injektors (20) an ihrer Außenseite (4) einen zweiten Anschlag (5) zur Anlage der Hülse (1) an ein Flammdeck (32) des Zylinderkopfes (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) zur Bildung eines Kühlkanals (6) zwischen der Hülse (1) und dem Zylinderkopf (30) zwischen dem ersten (3) und dem zweiten Anschlag (5) einen geringeren Außendurchmesser als im Bereich des ersten Anschlags (3) aufweist.
Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) zwischen dem ersten (3) und dem zweiten Anschlag (5) einen geringeren Außendurchmesser aufweist, als der Außendurchmesser des zweiten Anschlags (5) ist.
Hülse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (5) der Hülse (1) senkrecht zur Längsachse (7) der Hülse (1) verläuft oder konisch zulaufend zum ersten freien Ende (8) der Hülse (1) ausgebildet ist, wobei das erste freie Ende (8) der Hülse (1) zur Aufnahme des freien Endes (25) des Düsenschaftes (22) des Kraftstoff-Injektors (20) ausgebildet ist.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse, wobei der Zylinderkopf (30) eine Aufnahme (31) für die Hülse und ein Flammdeck (32) zur Anlage an einen Brennraum einer Brennkraftmaschine aufweist und wobei die Hülse zur Aufnahme eines Kraftstoff-Injektors (20) für die Brennkraftmaschine und zur Einführung in die Aufnahme (31) des Zylinderkopfes (30) der Brennkraftmaschine ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgebildet ist und dass zwischen dem Zylinderkopf (30) und dem Bereich (9) zwischen dem ersten (3) und dem zweiten Anschlag (5) der Hülse (1) einen Kühlkanal (6) zur Kühlung der Hülse (1) gebildet ist.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (30) zumindest im Bereich des Flammdecks (32) aus einem Gusseisen mit Vermiculargraphit ausgebildet ist.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (30) im Bereich des Düsenkörpers (21) und/oder im Bereich des ersten Anschlags (3) der Hülse (1) an der Außenseite (4) der Hülse (1) abdichtend anliegt.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (6) umlaufend um die Hülse (1) ausgebildet ist.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammdeck (32) einen konisch zulaufenden Bereich (33) zur Auflage einer Hülse (1) mit einem konisch zulaufenden zweiten Anschlag (5) aufweist.
Einheit aus einem Zylinderkopf und einer Hülse nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (6) bereichsweise durch das Flammdeck (32) begrenzt ist.